Aktuelle Projekte und Studien

Ageing leads to impairment of tissue homeostasis and functional decline of organs and represents a main risk factor for prevalent diseases such as cardiovascular disease and neurodegeneration in developed countries. To devise therapies aimed at improving the health state of the elderly, a detailed knowledge of molecular mechanisms leading to the impairment of organ function with increasing age is essential. There is accumulating evidence that posttranslational modifications (PTMs) of proteins contribute to this decline.

PTMs occur either enzymatically catalysed or non-enzymatically, with both types often targeting the same amino acid. Under physiological conditions enzymatic PTMs regulate protein activities, thereby controlling shape and function of cells. However, due to alterations of modifying enzymes or because of an altered cellular environment in aged organisms, PTM patterns may change, and, moreover, non-enzymatic modifications, such as oxidation, may compete with enzymatically regulated processes, such as acetylation and glycosylation. As a consequence, dysregulation of cellular processes occurs.

The aim of the Research Training Group (RTG) is to investigate PTMs of cellular proteins as key players in age progression. Scientists from the universities of Halle and Jena as well as from the Leibniz Institute of Age Research Jena combine their expertise from various fields of chemistry, biochemistry, molecular biology, cell biology, biomedicine and “omics”-based technologies to characterise PTM-mediated mechanisms of functional decline during ageing.

In particular, the influence of PTMs on ageing-relevant signalling proteins and epigenetic and transcriptional regulation will be investigated. The scientific programme constitutes an excellent background to qualify young scientists for a future career in interdisciplinary ageing research from basic chemistry to medicine. The RTG provides an innovative qualification programme including state-of-the-art methodological platforms and high-quality training in theoretical and practical aspects of ageing research with a focus on PTMs.

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Persistent epigenetic modifications, such as histone modifications, can change gene expression and the ageing process. Glycation-induced histone modification in mice was found to change with age and as acetylation and glycation targets the same amino acid residues a competition for the respective amino acids is possible.

As young cells mainly get their energy from mitochondrial ATP generation, while senescent cells obtain ATP from glycolysis, we want to test the hypothesis that glycation based on dicarbonyls from the metabolism have an impact on epigenetic regulation.

After identification of glycated nuclear proteins by MS technology, the in-vivo relevance will be tested in our ageing mouse cohort and in patient samples. Depending on the proteins identified, their role in cell signaling, gene transcription / translation and regulation will be analyzed. . Molecular consequence of the glycation on protein function and structure will be analyzed by structural biology methods including NMR spectroscopy.

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Ziel des Projektes "AIA Backwaren" ist die Entwicklung eines Nahrungsergänzungsmittels aus der Brotkruste, das die körpereigene (oxidative) Stressabwehr induzieren und damit als Prävention für die Entstehung degenerativer Erkrankungen, wie auch als Vorbereitung auf schwere Operationen dienen kann.

Viele Erkrankungen wie Arteriosklerose oder auch Alzheimer Demenz beruhen auf stark erhöhtem oxidativen Stress in den Zellen, der zum Zelltod führen kann. Wir konnten bereits zeigen, dass Brotkrustenextrakt eines Modellbrotes Herzzellen vor Stress-induziertem Zelltod schützt sowie in der Maus das Wachstum von Lungentumorzellen reduziert. Damit ist ein solcher Extrakt ein sehr interessanter Kandidat für ein protektives Nahrungsergänzungsmittel.

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Die stetige Steigerung der Lebenserwartung ist ein großer medizinischer und gesellschaftlicher Erfolg, der jedoch mit gesamtgesellschaftlichen Konsequenzen einhergeht. Hierzu gehören die Zunahme altersassoziierter chronischer Erkrankungen, körperliche und mentale Einschränkungen sowie die damit verbundenen hohen Versorgungskosten. Dies wird neben einem Anstieg an Herz-Kreislauf-Erkrankungen und bösartigen Neubildungen auch zu einem erhöhten Anteil an neurogenerativen Erkrankungen wie der Demenz führen. Da es insbesondere im Bereich der neurogenerativen Erkrankungen noch keine Therapie gibt, sollte durch geeignete Präventionsmaßnahmen der weitere Anstieg der Erkrankungshäufigkeit verhindert werden. Zwar ist ein krankheitsfreies Altern unrealistisch, dennoch gibt es ältere Menschen, die durch ihre geistige und körperliche Vitalität sowie ihren guten Gesundheitszustand auffallen.

Die Umstände, die zu einem „gesunden“ Altern führen, sind bisher unzureichend untersucht worden. Das Ziel unserer Studie "AIA BIOSALSA" ist daher, kognitiv und körperlich gesundes Altern besser zu verstehen. Es sollen biologische, psychosoziale und allgemeine Gesundheitsfaktoren identifiziert werden, die mit einem objektiv und subjektiv gesunden Altern assoziiert sind. Hierfür soll im Rahmen dieses Forschungsprojekts die bestehende Kohorte der Carla-Studie, Personen aus der älteren Allgemeinbevölkerung in Halle, zum dritten Mal nachuntersucht werden. Darüber hinaus werden neuer Biomarker für die Prädiktion von kognitiv und körperlich gesundem Altern aus asservierten Bioproben der ersten beiden Untersuchungswellen verwendet.

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